Mechanische beademing tijdens hartchirurgie

ACHTERGROND Ademhalingsfalen (RF) is een veel voorkomende complicatie bij hartchirurgie, met een wereldwijde incidentie van 20-25%. De klinische manifestatie varieert van een milde vorm van respiratoire insufficiëntie tot een acute respiratory distress syndrome (ARDS) die langdurige mechanische beademing (MV) en verblijf op de intensive care (ICU) vereist.

Het pathofysiologische mechanisme van RF is behoorlijk complex, maar het is bekend dat cardiopulmonale bypass (CPB) een hoofdrol speelt bij het vaststellen van longletsel. Een aantal factoren dragen bij aan dit letsel: atelectase, hyperoxygenatie waardoor vrije radicalen vrijkomen en CPB-gerelateerde systemische ontstekingsreactie.

Het is een gangbare praktijk om de beademing tijdens CPB op te schorten, aangezien de longfunctie wordt uitgevoerd door een extracorporale gaswisselaar. Bovendien vergemakkelijkt de afwezigheid van longbewegingen de operatie duidelijk. De onderbreking van MV tijdens CPB wordt echter in verband gebracht met de ontwikkeling van micro-atelectase, hydrostatisch longoedeem, verminderde longcompliantie en diffusie van oppervlakteactieve stoffen.

Een recente observationele studie heeft de duur van CPB geïdentificeerd als een belangrijke risicofactor voor de ontwikkeling van microbiologisch gedocumenteerde longontsteking.

De afgelopen jaren zijn verschillende preventieve longbeschermingsstrategieën onderzocht en voorgesteld: ultrafiltratie om neutrofielen te verwijderen, gecontroleerde hemodilutie (met hematocriet hoger dan 23%), steroïden en MV-instellingen tijdens CPB, zoals de toepassing van een positieve eind-expiratoire druk ( PEEP) of een continue positieve luchtwegdruk (CPAP) 5-15 cmH2O, lage getijde-hoogfrequente ventilatie (100 handelingen per minuut), toepassing van 100% zuurstofgeïnspireerde fractie (FiO2) en bilaterale CPB, waarbij de longen betrokken zijn voor bloedoxygenatie.

Een recente meta-analyse op basis van zestien klinische onderzoeken vond een toename van de oxygenatie en een afname van de shuntfractie onmiddellijk na het ontwennen van CPB als CPAP werd toegepast tijdens CPB. Soortgelijke resultaten werden verkregen met een longrekruteringsmanoeuvre aan het einde van het CPB. Bovendien zou het handhaven van MV gedurende de gehele duur van de extracorporale circulatie de CPB-gerelateerde ontstekingsreactie en weefselbeschadiging verminderen. Helaas, hoewel voldoende gepland, hebben studies niet voldoende power om aan te bevelen om MV tijdens CPB te handhaven als een evidence-based strategie om respiratoire complicaties te voorkomen, omdat belangrijke indicatoren van klinische uitkomst (d.w.z. duur van postoperatieve MV, duur van ICU en ziekenhuisverblijf, en follow-up op lange termijn) zijn niet onderzocht. Daarom kan volgens de beschikbare gegevens in de literatuur een onbetwistbaar gestandaardiseerde strategie van longbescherming tijdens CPB niet worden aanbevolen.

Doelstellingen We ontwierpen een gerandomiseerde gecontroleerde studie om de effecten van drie verschillende beademingsstrategieën op korte, middellange en lange termijn te onderzoeken. We testen de hypothese dat MV tijdens CPB longschade zou verminderen, gedefinieerd als de incidentie van RF (PaO2/FiO2 < 200) en postoperatieve longcomplicaties (PPC's). Zie bijlage 1 voor de volledige definitie van PPC's.

METHODEN Onderzoeksopzet Het CPBVENT-onderzoek is een niet-farmacologisch, multicenter, enkelblind, gerandomiseerd gecontroleerd onderzoek.

De studie is geregistreerd op ClinicalTrials.gov met het registratienummer NCT02090205 en werd onderschreven door de Study Group on Cardiothoracic and Vascular Anesthesia van de SIAARTI (de Italiaanse Vereniging voor Anesthesie en Intensive Care Medicine).

Deelnemers Na goedkeuring door de Ethische Commissie gaan we patiënten van 18 jaar of ouder inschrijven die een electieve hartoperatie ondergaan met gepland gebruik van CPB, aorta-kruisklem, mediane sternotomie en twee longventilatie. Alle patiënten zullen schriftelijke geïnformeerde toestemming geven voordat ze in het onderzoek worden opgenomen.

Eindpunten Het primaire eindpunt is de reductie van de incidentie van de PaO2/FiO2-ratio <200 tot aan het ontslag van de Intensive Care (ICU).

De secundaire eindpunten zijn de evaluatie van het volgende:

• heropname op de IC voor RF,
• behoefte aan herintubatie,
• behoefte aan niet-invasieve beademing,
• duur van mechanische ventilatie,
• duur van de IC en het ziekenhuisverblijf,
• cardiovasculaire complicaties,
• sterfte op korte en lange termijn,
• postoperatieve infecties,
• Postoperatieve resterende curarisatie (PORC): gemeten met een trein van vier (TOF) en gedefinieerd als behoefte aan farmacologische omkering.

Interventies (Randomisatie en behandelprotocol) De randomisatielijst werd opgesteld door het coördinerende centrum met speciale software en werd gestratificeerd per centrum, in een verhouding van 1:1:1, in blokken van 30. Zodra de patiënt geïnformeerde toestemming heeft gegeven, logt de onderzoeker in op een speciaal online portaal en krijgt hij de toewijzingsarm. Vanaf dat moment is het onmogelijk om de patiëntenkaart van het online platform te verwijderen en wordt de patiënt in ieder geval geanalyseerd volgens het intention-to-treat-principe. Elke afwijking van het beademingsprotocol wordt samen met de reden voor de afwijking vastgelegd op het CRF. Alle patiënten zullen blind worden gehouden voor de toewijzing.

Patiënten worden willekeurig toegewezen aan een van de volgende beademingsstrategieën:

• Eerste arm. Geen mechanische beademing tijdens CPB: patiënt wordt losgekoppeld van het beademingscircuit.
• Tweede arm. Patiënten krijgen CPAP met een PEEP van 5 mmH2O en FiO2 < 80%. Om CPAP uit te voeren, wordt het beademingsapparaat ingesteld op handmatige/spontane modus, met een flow van 1-2 l/min en de instelbare drukklep (APL) ingesteld op 5 cmH2O. De werkelijke druk wordt gecontroleerd met een manometer die is geïntegreerd in het beademingsapparaat en een manometer die is aangesloten op het proximale uiteinde van de endotracheale tube.
• Derde arm. De patiënt wordt beademd met een ademhalingsfrequentie van 5 per minuut, met ademvolume (TV) van 2-3 ml/kg ideaal lichaamsgewicht (IBW) en PEEP van 3-5 cm H2O.

Voor en na CPB-patiënten krijgen ze een longbeschermende beademingsstrategie, met een modus voor intermitterende positieve drukventilatie (IPPV), samen met de volgende parameters:

• Teugvolume (TV) = 6-8 ml/kg IBW:
• PIEP = 5 cmH2O
• FiO2 <80%
• I:E = 1:2 (inspiratie:uitademing verhouding). Tijdens CPB is ons doel om een ​​PaO2 tussen 200 en 250 mmHg te handhaven, om hyperoxie-geïnduceerde longbeschadiging te voorkomen; bovendien zal de hematocriet boven de 24% worden gehouden. Tijdens het ontwennen van CPB voeren we een enkele alveolaire rekruteringsmanoeuvre uit, met een luchtwegdruk van 40 cmH2O gedurende ten minste 7 seconden.

Postoperatieve beademing De anesthesioloog rapporteert in het Case Report Form (CRF) de instelling van de mechanische beademing die is gebruikt tijdens de transfer van de patiënt van de operatiekamer naar de IC. Op de IC passen we een IPPV toe met dezelfde parameters als in de operatiekamer. De zuurstofverzadiging van het bloed wordt constant gecontroleerd met een pulsoxymeter. We rapporteren de extubatietijd, de duur van mechanische beademing en de noodzaak van re-intubatie. Bloedgasanalyses zullen worden uitgevoerd door de clinicus volgens de klinische behoeften.

Gegevensverzameling Onderzoekers verzamelen alle gegevens op het speciale CRF en voegen alle vereiste informatie toe aan het online platform. Het coördinatiecentrum zal alle informatie direct ontvangen in een zeer eenvoudige gegevensstroom, met veilige mechanismen voor de bescherming van persoonlijke klinische informatie. De website maakt gebruik van een https-formaat en alle gegevens van patiënten worden anoniem verzameld. We hebben ook regelmatige back-ups geïmplementeerd om het risico op gegevensbeschadiging te minimaliseren.

Na ontslag uit het ziekenhuis worden patiënten gebeld voor de follow-up. We registreren elke heropname in het ziekenhuis of exitus. Follow-up vindt plaats 30 dagen, 60 dagen en een jaar na randomisatie.

Statistische overwegingen Steekproefomvang De berekening van de steekproefomvang was gebaseerd op een tweezijdige alfafout van 0,05 en een vermogen van 80%. Op basis van de incidentie van respiratoire insufficiëntie na hartchirurgie verwachten we dat 25% van de patiënten een PaO2/FiO2 < 200 ratio zal hebben. We verwachten dat de incidentie van deze parameter met 35% zal afnemen. We berekenen dat we een steekproef van 263 patiënten per groep nodig hebben. Inclusief een uitvalpercentage van 10%, berekenen we dat we 870 patiënten nodig hebben om de studie te voltooien.

Data-analyse We analyseren patiënten in de behandelgroep waarin ze zijn ingedeeld. De gegevens worden geanalyseerd met professionele statistische software. De gegevens worden geanalyseerd volgens het intention-to-treat-principe en volgens een vooraf opgesteld analyseplan. Dichotome variabelen worden vergeleken met de tweezijdige Χ2-toets, waar nodig met behulp van de Yates-correctie. Continue variabelen zullen worden vergeleken door middel van variantieanalyse of de niet-parametrische Kruskal-Wallis-toets, indien van toepassing. Relatieve risico's met 95% betrouwbaarheidsintervallen en verschillen tussen medianen met 95% betrouwbaarheidsintervallen (met behulp van de Hodges-Lehmann-schatting) worden waar nodig berekend. Tweezijdige significantietesten zullen overal worden gebruikt.

Subgroepanalyses We zullen een subgroepeffect afleiden als de interactieterm van behandeling en subgroep statistisch significant is bij P <0,05.